公路路基工程抛石挤淤技术应用研究

柴建宾，黄志军

1.甘肃长达路业有限责任公司，甘肃 兰州 730030

2.兰州交通大学，甘肃 兰州 730030

1 抛石挤淤技术原理

抛石挤淤技术是指用特定数量的粒径、强度符合要求的片块石，在自身重力与外力作用下，将片块石抛投到带有淤泥的地基中，使地基中的淤泥质土被挤走，以提高路基的荷载承受力，剩余残留淤泥被挤压到缝隙之中，起到胶结作用，二者发挥合力，达到加固地基的效果。该技术适用于孔隙较大、含水率较高、渗透性较弱的软土地基。在施工中，通过振动碾压，使淤泥质土结构被破坏，在片块石挤入的同时，使软土颗粒被优化排列，缝隙中的水分通过片块石排出，孔隙内部压力逐渐扩散，使土质特性得到有效改善。片石在高密度挤压下逐渐填充到淤泥中，形成新型片块石结构，能有效减小结构沉降，提高土基承载力。

2 抛石挤淤技术在路基工程中的应用实例

2.1 项目概述

案例项目位于丘陵地区，北侧地势较高，坡度约为30°，南部地势较为平坦，标高不超过2m，主要为淤泥质土，个别地区带有厚度不同的粉细砂。经过技术人员现场勘查、实验得出土层物理力学性质参数，孔隙比均值为1.34，塑性指数为20.5～23.4，天然含水量为42.58～54.28，黏聚力均值为11.5kPa，摩擦角均值为2.9°，压缩模量均值为3.25。该区域整体具有强度低、压塑性高的特点，整体淤泥层低于3m，可引入抛石挤淤技术，自高向低抛填，并注重低侧边位置处理，结合项目实际情况达到最佳抛填度，使路基结构更加稳定可靠。

2.2 前期准备

首先，在正式施工前，经过现场勘查，明确便道的最佳位置，充分利用现有道路对项目区域内的水系进行规划，保障后期排水顺畅，利用挖掘机清理一些对抛石产生影响的下沉物。其次，在材料组织方面，以片石为主，该技术质量受原料质量影响，要求石料抗压强度超过20kPa。再次，全部石料还应满足无裂缝、无明显腐蚀等条件，并由质检人员对入场的材料进行随机抽检，确保质量与规定相符后才可投入施工。最后，面向全体人员开展技术交底工作，确保各施工人员均熟知该工程的设计意图与抛石技术质量的掌控要点。

2.3 技术应用

（1）围堰施工。在路基施工中，对于积水过多的路基应提前做好围堰工作，将多余的水排出，排干后进行抛投施工。在该项施工中，先由技术人员测量放样，对抛石施工外侧线进行测量；然后采取分段施工的方式安排作业，根据现实需求在道路两侧修建围堰；横向施工完毕后，采取多种形式将其围成独立的施工面，并以此作为施工便道，为后续抛石作业提供方便。围堰顶部宽度应不小于3.5m，且高出积水水面1m，确保围堰作用正常发挥，各类施工设备能够正常通行。

（2）抛投施工。根据设计标准可知，底部石料粒径应超过50cm，利用自卸车将预备好的片石运送到抛投现场后，首先根据石头粒径的不同进行分类，再利用挖掘机将其分层抛投到施工区域，直到片石在水面上显露出来，然后将小粒径的石头推平，使其嵌入缝隙中。如果抛石路线位于塘堰中间位置，挤淤则应由路堤中间朝着前方与两侧实施，抛到与路基宽度相同位置，使软土朝着路基两侧被挤出；如果以塘堰角为抛投路线，则应由塘埂处朝着中心位置抛投，使软土朝着塘埂位置被挤出。在实际施工中，为取得施工成果，可引入推土机，采用进占法施工，在确保抛投到水面以上30～50cm后才可进行碾压。

（3）碾压施工。该项施工可与抛投工序一同开展，通常采用自重较大的挖掘机来进行施工，通过在抛投作业区巡回驾驶，利用挖掘机自身重力使片块石在淤泥中处于稳定状态，并陷入较深位置。待施工作业面扩展后，利用重型压路机巡回碾压，一般碾压遍数为4～5遍。在此期间，可利用人工将石屑的缝隙填平，确保抛投区表面平整，没有明显的缝隙存在。在第一遍碾压后，可采用沉降观测法对压实度进行检验，重型压路机碾压后，若表面无车轮痕迹，说明该片区域密实度符合标准。在检测期间，应在检测路段上确定最佳点位，并做好高程记录，然后利用压路机压实，经过两次碾压后，再次记录该点的高程。如果二者差值在3mm以下，说明片块石沉降稳定，压实结果与规定相符；如果检验结果不符合标准，应寻找原因，并利用有效措施补救，也可以继续碾压施工，直至沉降观测与规定标准相符后才可开展后续施工。

（4）土木格栅铺设。为了提高路基排水性，在碾压完毕后可铺设碎石垫层，厚度约为30cm，以透水性优良的碎石材料为主料，粒径约为40mm，将其均匀地铺设在路基层，再用推土机使表面平整，适当碾压，提高其承载力。然后严格根据设计图纸铺设土木格栅，确保其屈服伸长度在4%以下，结合边桩位置确定铺设界限，并做好标记，便于后期参考。在铺设格栅时两侧利用U形卡固定，以免出现位移。相邻两个格栅的肋部应重叠，并用铅丝固定。铺设完毕后及时进行路基填筑，不可长期暴晒，以免出现裂纹、损毁等问题，如果损毁较为严重，应替换新的格栅。

3 抛石挤淤技术的离心模型试验

3.1 模型构建

文章对路堤有无反应坡道情况进行试验，分别用M1和M2表示，在以下条件下构建二者模型：（1）剔除路面坡度，均按照表面水平而定；（2）非运转中的挤淤过程直接制备挤淤体，利用固结的方式压实；（3）剔除挤淤体边界坡度，在制备时以矩形断面为标准；（4）模拟路面结构层的自重荷载，忽视具体材料。此次试验利用1∶100模型比例尺，通过创建加速度为100g的离心模型的方式对挤淤体进行模拟。在构建模型时应对土体密度、含水量等指标进行综合分析，最终构建模型。

3.2 试验结果

在该模型中挤淤体底部与未挤淤底部的同一深度设置传感器，对孔压值变化情况进行监测。从总体情况来看，变化曲线分为以下三个过程：（1）加速期。离心加速度与孔压之间具有正比关系。（2）稳定期。随着加速度的不断增加，模型始终处于稳定状态，孔压也维持稳定，这说明土层孔压主要受路面荷载和路堤自身的影响。（3）停机期。道路运行模拟结束后，离心加速度逐渐降低直至最终停机，说明在卸载过程中孔压逐渐减小。

通过该模型路堤完成并运行2年内的孔压变化情况可知，在相同深度的位置上，挤淤体下方孔压与原本地基相比较小，这表明挤淤体的排水作用较强，在反压护坡施工中对挤淤体的排水促进作用不够显著。在整体变形方面，根据挤淤体的变形监测结果可知，模拟路基施工投入运行后变形量较小，且可长期保持稳定状态。在M1坡道情况下，挤淤体变形从表层与底层朝向外侧扩散；在M2坡道情况下，挤淤体单纯由底层朝向外部扩散。

3.3 质量控制

（1）抛投厚度。该项因素应严格按照图纸规范确定，以免影响工程质量。如果抛投过度，振动碾压效果会受到影响，路基中的淤泥难以充分排出，或者淤泥量与设计规定不符，因此应将厚度控制在合理范围，采用均匀分层的方式，确保石块能够陷入淤泥内部30cm左右，并与碎石混合后填补抛投缝隙，使施工表面更加平整，为后续施工提供便利。

（2）片石材料。材料选择务必与实际情况相符，特别是在片石强度、粒径等方面，应将粒径控制在30cm以下，禁止超出20%；将大粒径片石沉于底部，使淤泥完全挤出，一般情况下各层填筑厚度为50～80mm，避免填筑厚度过大。在表层应抛投一些粒径较小的石块灌缝。为了提高施工质量，应创建合理的质量管理体系，一旦出现不符合规定的情况，应及时采取解决措施。

（3）压实程度。该项因素对施工质量具有直接影响，一旦压实度与规定不符，势必会降低路基稳定度，在正式投入使用后出现不均匀沉降等情况。对此，应对压实度检测予以高度重视。在碾压施工完毕后，确保表面无明显痕迹，并派遣专业人员严格、规范地进行压实检测。路基质量检验标准如下：平整度为20mm，中线位置偏移为50mm，横坡坡度为0.3%，纵断高程为-20～+10mm，宽度与压实度均与设计规定相符。碾压施工与路基质量息息相关，应结合项目实际要求采购与之相符的碾压设备，确保施工顺利开展，不仅要保障设备数量充足，也要避免设备闲置造成资源浪费。并且，要由专业操作者对设备进行保养，减少故障发生。压路机运行应始终保持匀速，以2km/h左右的速度行进，并由工人整平工作面，填充块石间的缝隙，避免出现孔隙影响施工效果。

4 结束语

路基基底处理是路基施工质量控制的基础。抛石挤淤技术具有操作简便、速度快、经济性强等特点，在软土地基处理中应用广泛，效果显著。为了提高施工质量，应注重片石材料、抛投厚度与压实程度等因素的影响，确保每项质量均符合设计规定，从而提高填筑质量，避免路基工程在运营中出现较大的位移、沉降甚至塌陷，使路基更加稳固可靠，延长公路工程的使用寿命。